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系统级测试下静电防护器件的失效机理分析
  • ISSN号:1001-5868
  • 期刊名称:《半导体光电》
  • 时间:0
  • 分类:O441.1[理学—电磁学;理学—物理]
  • 作者机构:[1]中国空气动力研究与发展中心,四川绵阳621000, [2]北京跟踪与通信技术研究所,北京100094
  • 相关基金:国家自然科学基金项目(51177174);国防科技重点实验室项目(9140C87020410JB3403).
中文摘要:

为满足系统级电磁兼容测试标准IEC61000-4-2,许多航空电子设备中都有静电放电(ESD)防护器件,其功能的失效直接影响到被保护电路和整机的安全性。在分析该类器件的失效机理时考虑到典型性,选择双极性ESD防护器件0603ESDA-TR作为受试对象,研究了系统级ESD注入对器件性能的影响,并对器件内部温度分布进行了仿真分析。研究表明ESD脉冲注入时雪崩电流在整个pn结面分布不均匀,仅集中在边缘几个点上,局部过热点的温度甚至达到硅熔融温度,将破坏原有的晶格结构,导致器件二次击穿而发生硬损伤。当ESD电压达到25kV后,器件的性能参数开始退化,但反向漏电流几乎不变;连续100次脉冲后器件完全失效。分析后得出的结论是:ESD防护器件遭受系统级静电放电冲击时具有累积效应,其失效是由性能退化引起的,并且传统的漏电流检测无法探测到ESD引起的损伤。

英文摘要:

In order to satisfy the IEC61000-4-2 system-level ESD standard, discrete ESD protection devices were used in the electronic systems to guarantee the ESD robustness, and the failure of such devices may result in the destruction of the whole system. Investigated are the behavior and the failure mechanism of bidirectional ESD protection device 0603ESDA-TR under system-level ESD pulses, and simulated is the lattice temperature distribution, clamping voltages, failure location based on two-dimensional device simulation tool Medici. In the case of negative differential resistance, the avalanche current distribution in the pn junction is in general spatially unstable and results in the formation of current crowding effects and crystal defects. Then, the local hot spots begin to occur and the peak temperature in these regions reaches the silicon melt temperature (about 1 413 ℃) quickly, as a result permanent damage is incurred. When the ESD level increased to 25 kV, even though no change in leakage current observed, degradation of V-T behavior has been found. Finally, the device became destruction completely after 100 pulses. The result has been indicated that accumulative effect is obvious during system- level ESD test. So the failure of bidirectional ESD protection device is caused by performance degradation, and leakage current measurements alone fail to detect such ESD damage.

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期刊信息
  • 《半导体光电》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:信息产业部
  • 主办单位:中国电子科技集团公司第四十四研究所(重庆光电技术研究所)
  • 主编:江永清
  • 地址:重庆市南岸区南坪花园路14号
  • 邮编:400060
  • 邮箱:soe@163.net
  • 电话:023-65860286
  • 国际标准刊号:ISSN:1001-5868
  • 国内统一刊号:ISSN:50-1092/TN
  • 邮发代号:
  • 获奖情况:
  • 重庆市首届十佳期刊称号,1999年,信息产业部1999-2000年度优秀电子期刊称号
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:5924